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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Chave de proteção com limitação de corrente para aplicações em sistemas espaciais
Title Alternative: A current limiting switch for applications in space power systems
Author: Dias, Agnaldo Vieira, 1977-
Advisor: Pomilio, José Antenor, 1960-
Abstract: Resumo: Chaves de limitação de corrente em estado sólido são utilizadas como mecanismo de proteção em sistemas de suprimento de energia CC. Essas chaves, também conhecidas como chaves limitadoras de corrente ou LCL (Latching Current Limiter), protegem o barramento CC, promovendo proteção temporizada, controle de corrente de inrush e limitação de sobrecorrente, evitando grandes surtos de corrente. A chave LCL também cria a possibilidade de reiniciar as cargas que sofreram falhas temporárias. Este trabalho propõe uma topologia de chave LCL para uso espacial, apresentando sua implementação completa. O diagrama básico e as características de temporização da chave LCL ideal são explicados. O circuito de medida de corrente é descrito e equações para definição dos componentes são apresentadas. Um método prático para o projeto da malha de realimentação é descrito, assim como diferentes topologias para evitar surtos de corrente no início da falha são exploradas. Uma forma de controle preditivo é sugerida para melhorar a resposta ao transiente. Resultados de testes práticos para diferentes temperaturas e tensões de alimentação são mostrados e discutidos. São realizados testes em radiação utilizando se fonte de raios gama e os principais efeitos são apresentados. Métodos para minimizar os efeitos da radiação são propostos, apoiados em testes realizados em transistores de potência MOSFET canal-P. As chaves implementadas mantiveram seus parâmetros dentro dos limites estabelecidos até uma dose total acumulada de 43krad, mostrando alta estabilidade na limitação de corrente em toda a faixa operacional de tensão e temperatura. Os possíveis surtos de corrente causados pela falha da carga foram eliminados

Abstract: The solid-state Current Limiting Switches are used to protect DC power systems. These switches, also called Latching Current Limiter - LCL, protect the DC power bus, providing temporized protection, controlled inrush and limited overcurrent, thus avoiding high current surges. The LCL also creates the possibility to restart the loads that suffered temporary failures. This work introduces a LCL topology for space applications and its complete implementation. The basic diagram and timing characteristics of an ideal LCL are explained. The current measurement circuit is described and equations to define the components are given. A practical method to design the feedback loop is presented and different topologies to avoid initial surge current are explored. A predictive control to improve the transient response is suggested. The practical test results for different temperatures and input voltages are presented and discussed. Radiation tests employing a source of Gamma rays are realized and the main results are presented. Methods to minimize the radiation effects are proposed, based on radiation tests applied to P-channel power MOSFETs. The implemented hardware worked as expected until a total ionizing dose of 43krad, showing high stability in current limiting over the tested ranges. The surge current caused by load failure was completely eliminated
Subject: Energia elétrica - Distribuição - Corrente continua
Sistemas de energia elétrica - Proteção
Eletrônica de potência
Sistemas espaciais
Satélites artificiais
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: DIAS, Agnaldo Vieira. Chave de proteção com limitação de corrente para aplicações em sistemas espaciais. 2019. 1 recurso online (260 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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